Es una planta herbácea que crece anualmente o de forma perenne, logrando una altura de 60 cm a 1 m. Es muy olorosa. Su raíz es tubular, pivotante, ramificada y fibrosa, de poca profundidad. Posee un tallo estriado, liso o levemente lanoso.
Sus hojas son caducifolias, opuestas en la zona inferior, y alternas en la superior. Llegan a medir 20 cm de largo, con un ancho de 5 cm a 1,5 cm. Poseen de 11 a 17 foliolos, son pinnadas y sus bordes aserrados.
Los matices del cempasúchil van del amarillo intenso al anaranjado. Algunos granjeros clasifican como flor hembra a la que posee varias hileras circulares de pétalos, y flor macho a la que sólo posee una hilera. Se agrupan en cabezuelas o espigas.